許雪英

摘要? ? 本文研究了十五年生馬尾松林中，采用等面積（300 m2）長方形、正方形和近似橢圓形等3種不同形狀開窗補植乳源木蓮的生長效應。結果表明，各處理乳源木蓮造林成活率和造林保存率都較高，生長狀況良好，形成了團塊狀鑲嵌的異齡復合針闊混交林，而且開窗后，由于邊際效應，促進了馬尾松生長?？傮w上開窗形狀以近似橢圓形生長效應較好。

關鍵詞? ? 馬尾松林;乳源木蓮;開窗補植;生長效應

中圖分類號? ? S791.248? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2019）14-0132-03? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

馬尾松（Pinus massonniana）人工林是南方林區(qū)主要人工造林樹種之一。馬尾松生長迅速，樹干直立，是優(yōu)良用材樹種，廣泛用于建筑、枕木、紙漿等領域，其松脂是重要的工業(yè)原料。因其適應性強、耐瘠薄、耐干旱、易于栽植，在廣大南方林區(qū)是造林先鋒樹種，現存面積大、分布廣，在林業(yè)生產中占有重要地位。但長期以來，馬尾松人工林栽植的主要模式是大面積純林，由于歷史原因，許多生態(tài)公益林也是馬尾松純林。馬尾松純林樹種單一，冠層薄，林分結構簡單，生態(tài)系統脆弱，林分穩(wěn)定性和抗逆性較差，容易發(fā)生病蟲害、火災等自然災害，近幾年松材線蟲病嚴重威脅了已有馬尾松林的生存、生長和成材，而且馬尾松凋落物含有油脂，不易分解，不利于林地營養(yǎng)物質的循環(huán)，低質低效的馬尾松人工林也出現了地力衰退、生物多樣性降低、林分生產力下降等現實問題，生態(tài)功能也并不理想[1-8]。為了提高馬尾松林的林分生產力、改造林分結構、提高林分生態(tài)功能，對已有馬尾松純林進行適度開窗，擴大林隙空間，在林隙中補植乳源木蓮闊葉樹種，試圖構建林分組成較為復雜的團塊狀鑲嵌的復合針闊混交林。

乳源木蓮（Manglietia yuyuanensis）是中亞熱帶常綠闊葉林的建群樹種之一，系木蘭科木蓮屬的常綠闊葉樹種。乳源木蓮經馴化后生長速度較快，樹干通直，木材紋理美觀，結構細膩致密，是高級的家具用材和建筑用材樹種[9-10]。值得重視的是，乳源木蓮雖然是常綠闊葉樹種，但葉片大、壽命短，每年都有大量落葉回歸林地。已有研究表明，乳源木蓮凋落葉易于分解，分解速度快，養(yǎng)分含量高，是優(yōu)良的培肥植物[11-13];此外，乳源木蓮長期系統發(fā)育在低山一帶，具有耐陰的生物學特性，是杉木、馬尾松等主要造林樹種的優(yōu)良混交樹種[14-17]。利用鄉(xiāng)土珍貴樹種乳源木蓮，在現有的馬尾松林中進行栽植具有現實的生產價值，而且具有長遠的生態(tài)意義。本文著重研究已有馬尾松林開窗栽植乳源木蓮的生長效應，總結開窗方式及其開窗面積的大小，以便為現有馬尾松林、杉木林大面積針葉純林改造提供參考。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 試驗地概況

馬尾松林開窗補植乳源木蓮試驗設在福建省沙縣水南國有林場水東工區(qū)29林班53大班1小班。沙縣位于武夷山脈與戴云山脈交界處，地理位置北緯26°06′～26°46′，東經117°32′～118°06′，區(qū)域性氣候為中亞熱帶大陸性兼海洋性季風氣候。長年年均溫19.2 ℃，年降雨量1 780 mm，空氣相對濕度79%以上。試驗地地貌為低丘，土壤為酸性紫色土，試驗林系為1997年人工營造的馬尾松純林。2010年存留馬尾松密度2 900～3 450株/hm2，平均胸徑12.4～12.8 cm，平均樹高15.2～15.7 m，林木大小分化明顯，樹冠狹窄，枝下高較高，冠長2.8～3.5 m。主要植被有鐵芒萁（Dicranopteris linea-ris）、中華里白（Hicriopteris chinensis）、檵木（Loropetalum ch-inense）、五節(jié)芒（Miscanthus floridulus）、白茅（Imperata cylin-drica）、苦竹（Pleioblastus amarus）等。

1.2? ? 試驗方法

2010年在原有馬尾松林中選擇同一面坡、馬尾松存留密度相似、林分生長情況基本一致的林分中，進行開窗補植乳源木蓮試驗。開窗后將砍伐的馬尾松林木及采伐剩余物移出更新區(qū)，在更新區(qū)內清理樹樁、雜灌，清除根系、石塊等。

試驗設4個面積相同（300 m2）、形狀不同處理。處理KC，林窗形狀為長方形，長20 m，寬15 m，上下長，左右短，林窗內按照株行距1.8 m×1.8 m塊狀整地，穴規(guī)格50 cm×30 cm×30 cm，從中間向外平行種植，與馬尾松保留木相距<1.8 m時不種植。處理KZ，林窗形狀為正方形，長、寬均為17.3 m，林窗內按照株行距1.8 m×1.8 m進行塊狀整地，穴規(guī)格50 cm×30 cm×30 cm，同樣從中間向外平行種植，與馬尾松保留木相距不足1.8 m時不種植。處理KT，林窗形狀為近似橢圓形，長軸25.5 m，寬15.0 m（上下軸為長軸，左右為短軸），林窗內按照株行距1.8 m×1.8 m塊狀整地，穴規(guī)格50 cm×30 cm×30 cm，沿長軸、短軸向外環(huán)狀定點種植，環(huán)形中間原則上視間距1.8 m 左右種植1株乳源木蓮，與馬尾松保留木相距不足1.8 m 時不種植。處理CK，建立20 m×15 m標準地，不間伐、不種植乳源木蓮作為對照。試驗采用不完全隨機區(qū)組設計，3次重復。

1.3? ? 調查統計

2010年開窗前后將馬尾松生長情況作為基數;2011年底調查測定造林保存率;2018年底調查測定乳源木蓮造林保存率和主要生長因子。馬尾松分林窗邊界2行（輪）和林內2行（輪）林木（株數相同）2種類型，分別測定馬尾松林木生長情況，處理CK馬尾松林調查測定標準地內所有林木胸徑、樹高，以平均值計算立木材積。馬尾松和乳源木蓮分別采用式（1）（2）計算立木材積。乳源木蓮造林成活率和保存率采用平方根公式（式3）變換后進行方差分析。方差分析采用Excel軟件進行處理。

2? ? 結果與分析

2.1? ? 乳源木蓮生長狀況分析

2.1.1? ? 栽植成活率和保存率。造林成活率和保存率在林窗更新中是衡量造林成功與否的重要指標，受自身生物學特性和所處環(huán)境等制約。在已有馬尾松林中，由于馬尾松上層林上方和側方蔽蔭，林內光照與裸地比存在不同程度的降低，對光照需求程度是保證更新樹種成活的關鍵。由表1可知，3種不同開窗處理造林成活率和保存率都比較高，成活率在96.5%～97.3%之間，保存率在92.4%～95.2%之間，這與乳源木蓮喜陰特性有關。結果表明，在已有馬尾松林分中開窗約300 m2，無論何種形狀栽植乳源木蓮成活率和保存率都比較高，無論是造林成活率還是造林保存率經數值變換后進行方差分析，3種處理造林成活率和造林保存率間均未達到顯著差異。在現有林分中開窗形成林隙的同時，也是原有林分再郁閉的過程，林隙大小對套種乳源木蓮具有重要影響。開窗林隙太小，上層林冠層快速擴展，在較短時間內又造成空間壓縮，不利于更新樹種的生長;開窗林隙過大，容易造成水土流失和生態(tài)功能暫時“休克”現象而失去保護功能，另外，也不利于像乳源木蓮早期比較耐陰樹種利用原有森林環(huán)境進行順應性生長的機緣。無論林隙形狀是正方形、長方形還是近橢圓形，在馬尾松林開窗形成約300 m2的林窗，乳源木蓮可以較好地生長發(fā)育。

2.1.2? ? 高徑生長。高徑生長是林木生長的主要指標。從表1可知，不同處理乳源木蓮樹高和胸徑生長存在一定差異。平均樹高從大到小依次為處理KZ>處理KC>處理KT，而平均胸徑從大到小依次為處理KT>處理KC>處理KZ，樹高和胸徑生長規(guī)律不一致，樹高生長快，胸徑生長則較慢。平均樹高最高是處理KZ，這與開窗形狀有關，雖然林窗面積均為300 m2，但各處理形狀不同，處理KZ為正方形開窗，中心軸交點距邊界僅8.65 m;處理KC為長方形開窗，中心軸交點距邊界，長軸10 m，短軸7.5 m;處理KT為近橢圓形開窗，中心軸交點距邊界，長軸12.75 m，短軸7.5 m，形成了不同形狀尺度隙地異質性，上層馬尾松林對隙地的光照影響是不同的。從總量上分析，處理KT光照比處理KZ數量更多、時間更長。一般認為從郁閉的林冠層、到林隙邊緣，再到林隙中心存在一個光資源梯度。處理KZ受上層馬尾松林脅迫程度大于處理KC、KT，乳源木蓮為爭奪光照，促進了樹高生長，而冠幅生長相應受到了抑制，冠幅生長與胸徑生長成正相關。經差異顯著性分析，在0.05水平上，各處理樹高間差異不顯著，但處理KT與處理KZ平均胸徑間差異在0.05水平上存在差異，其他處理胸徑間不顯著。結果表明，處理KT較處理KZ平均胸徑生長更快，說明開窗形狀橢圓形比正方形更有利于乳源木蓮胸徑生長。因此，在開窗面積一致時，以近似橢圓形開窗較為理想。

2.1.3? ? 形質性狀。形質性狀是林木作為用材林培育的重要考量指標。由表1可知，不同處理乳源木蓮枝下高都較低，在0.54～0.63 m之間，枝高比（枝下高與樹高比值）為7.4%～8.4%，分枝細較密集，反映出乳源木蓮較耐陰的特性。對于優(yōu)質干材而言，乳源木蓮存在缺陷，其樹干不圓滿，枝干間異速生長，使樹干形質性狀凹凸不平，分枝包裹在樹干中間，導致木材缺陷。已有研究表明，乳源木蓮通過修枝技術可以培育優(yōu)質干材[18]。為了培育乳源木蓮優(yōu)質干材，適當修枝是必要的技術措施。

闊葉樹大多具有分叉干現象。由表1可知，在馬尾松林開窗補植乳源木蓮的分叉干率在12.5%～13.2%之間。一般認為，在丘陵山地栽植的杉木乳源木蓮混交林，乳源木蓮分叉干率在20.7%～33.5%之間[16]，而在馬尾松林下套種乳源木蓮平均分叉干率只有12.5%～13.2%，最高分叉干率也只有18.3%。乳源木蓮長期系統發(fā)育在低山常綠闊葉林中形成較耐陰的生長特性，在丘陵山地栽培，幼齡時主梢由于過強光照的灼傷，容易誘發(fā)副梢生長而形成分叉干。在丘陵山地馬尾松林中開窗，依靠已有的森林環(huán)境和馬尾松上層林形成的蔽蔭，降低了乳源木蓮分叉干率，表明乳源木蓮在馬尾松林窗中栽植有利于降低乳源木蓮分叉干率，是丘陵山地發(fā)展乳源木蓮的有效途徑。

2.1.4? ? 單株材積。馬尾松開窗補植乳源木蓮實質就是人為干擾形成林隙，繼而進行人工填充，直至林分再郁閉的過程。在這一過程中，更新樹種立木材積逐漸形成并擴大，具有潛在生產力，也符合現代森林經營的管理原則。由表1可知，處理KC、KZ、KT乳源木蓮單株立木材積分別為0.014 9、0.013 3、0.017 8 m3/株，處理KT最高，其次是處理KC，處理KZ最小，處理KT比處理KC、KZ分別增加了19.5%和33.8%，處理KC比處理KZ增加了12.0%。經方差分析和多重比較發(fā)現，在0.05 水平上，處理KT與處理KZ單株立木材積存在差異，其他處理間未達到顯著差異，表明處理KT單株立木材積大于處理KZ，這與處理KT長軸達25.5 m、透光度增加有關。

2.2? ? 馬尾松林生長狀況分析

馬尾松林大面積針葉純林存在諸多弊端，逐漸進行改造是林業(yè)發(fā)展中迫切需要解決的問題。通過現有馬尾松林改造，不僅可以改善林分結構，提高林地的生態(tài)功能，而且對馬尾松生長也有作用。由表2可知，開窗后9年，處理KC、KZ、KT全林平均胸徑增加量分別為8.0、7.7、8.1 cm，比處理CK分別增加了14.3%、10.0%、15.7%;平均樹高增加量分別是8.0、7.9、8.2 cm，比處理CK分別增加了11.1%、9.7%、13.9%;單株材積增加量分別是0.291 6、0.275 3、0.287 7 m3，比處理CK分別增加了24.2%、17.2%、22.5%。對全林單株材積增加量進行方差分析，處理KC、KT與處理CK在0.05水平存在差異，表明處理KC、KT馬尾松單株材積增加量高于處理CK。結果表明，開窗促進了馬尾松保留木的材積生長，對培育馬尾松更大規(guī)格木材有積極作用。這種差異主要是開窗后所形成的邊際效應引起的。由表2可知，開窗邊界林緣林木（二行）馬尾松林木處理KC比林內馬尾松林木平均胸徑、平均樹高、單株立木材積分別增加了9.2%、9.2%和13.5%，處理KZ分別增加了5.3%、9.3%和9.6%，處理KT分別增加了11.8%、6.2%和17.4%，這與套種乳源木蓮后林分結構的改善、凋落物增加、小氣候改善、植被多樣性增加以及枯枝落葉分解加快密切相關。

3? ? 結論

3.1? ? 在馬尾松林中開窗補植乳源木蓮具有較好的生長效應

馬尾松林采取不同形狀開窗大約300 m2后補植乳源木蓮造林成活率和造林保存率都比較高，能夠形成團塊狀鑲嵌的異齡復合針闊混交林。

3.2? ? 不同形狀開窗補植的乳源木蓮生長存在差異

試驗結果表明，乳源木蓮平均樹高以正方形林窗處理最高，平均胸徑以近似橢圓形林窗處理最大，單株材積也是近似橢圓形林窗處理最大。各處理樹高間差異不顯著，正方形林窗與近似橢圓形林窗處理平均胸徑和單株材積在0.05水平上存在差異。

3.3? ? 開窗后能夠促進馬尾松生長

開窗后，林緣馬尾松林木比林內馬尾松林木生長更好。試驗結果表明，開窗后9年長方形、正方形、近似橢圓形林窗處理比對照處理平均胸徑增加值分別提高了14.3%、10.0%和15.7%;平均樹高增加量分別提高了11.1%、9.7%和13.9%;單株材積增加量分別提高了24.2%、17.2%和22.5%。對全林單株材積增加量進行方差分析，長方形、近似橢圓形林窗處理與對照處理在0.05水平存在差異。

4? ? 參考文獻

[1] 何圣嘉，謝錦升，楊智杰，等.南方紅壤丘陵區(qū)馬尾松林下水土流失現狀、成因及防治[J].中國水土保持科學，2011，9（6）：65-67.

[2] 馬歸燕.馬尾松天然林病蟲害調查[J].中國森林病蟲，2001，20（2）：40-41.

[3] 盛煒彤.人工林地力衰退研究[M].北京：中國科學出版社，1971.

[4] 陸元昌，張守政，雷相東，等.人工林近自然化改造的理論基礎和實施技術[J].世界林業(yè)研究，2009，22（1）：20-27.

[5] 趙其國，黃國勤，馬艷芹.中國南方紅壤生態(tài)系統面臨的問題及對策[J].生態(tài)學報，2013，33（24）：7615-7622.

[6] 史東梅，呂剛，蔣光毅，等.馬尾松林地土壤物理性質變化及抗蝕性研究[J].水土保持學報，2005，19（6）：35-39.

[7] 陳東立，余新曉，廖邦洪.中國森林生態(tài)系統水源涵養(yǎng)功能分析[J].中世界林業(yè)研究，2005，18（1）：49-54.

[8] 雷澤興.馬尾松檫樹混交林生物量及水源涵養(yǎng)研究[J].江西農業(yè)大學學報，2003，25（3）：379-382.

[9] 陳存及，陳伙法.闊葉樹種栽培[M].北京：中國林業(yè)出版社，2000.

[10] 郭玉碩.乳源木蓮人工栽培技術研究[J].林業(yè)勘察設計，2006（1）：160-161.

[11] 陳善治，周東雄.杉木乳源木蓮混交對地力影響的初步研究[J].福建林業(yè)科技，1995，22（2）：44-47.

[12] 周東雄.杉木乳源木蓮混交林凋落物研究[J].生態(tài)學雜志，2005，24（6）：595-598.

[13] 周東雄.杉木乳源木蓮混交林分特征與固土保水功能[J].福建林學院學報，2004，24（1）：68-71.

[14] 周東雄.杉木乳源木蓮混交林林分生產力研究[J].林業(yè)科技開發(fā)，2004，18（5）：23-25.

[15] 謝芳.乳源木蓮優(yōu)質干材混交培育的研究[J].林業(yè)科學，2003，39（2）：84-90.

[16] 王忠平，陳水龍，賴培淼，等.乳源木蓮造林試驗研究初報[J].福建林學院學報，1996，16（4）：315-318.

[17] 黃茂根.乳源木蓮分枝特性與調控技術[J].亞熱帶農業(yè)研究，2008，4（3）：192-195.